Herstellung von Papier aus Altpapier BfR Verbraucherschutzforum Samuel Schabel Technische Universität Darmstadt 28./29.10.2010 Fachgebiet Papierfabrikation Samuel Schabel 1
Das Altpapierrecycling 28./29.10.2010 Fachgebiet Papierfabrikation Samuel Schabel 2
Sortierung von Altpapier 28./29.10.2010 Fachgebiet Papierfabrikation Samuel Schabel 3
3D-Ansicht Stora Enso Deinkinganlage Werk Sachsen 2 nd Dewatering + Bleaching Water Cleaning Pre- and Post- Flotation Sludge Dewatering Chemical System Fine-Screening Cleaning 1st Dewatering Pulping Dispersion + Bleaching Pre-Screening Reject Handling Source: Picture by Andritz 28./29.10.2010 Fachgebiet Papierfabrikation Samuel Schabel 4
Schema einer Papierfabrik Stora Enso Werk Sachsen Prozess Quelle: StoraEnso, Eilenburg 28./29.10.2010 Fachgebiet Papierfabrikation Samuel Schabel 5
Stoffaufbereitung für OCC Source: Picture by Andritz 28./29.10.2010 Fachgebiet Papierfabrikation Samuel Schabel 6
Trennprozess nach Größe: Sortierung Source: Picture by Andritz Quelle: Voith Paper 28./29.10.2010 Fachgebiet Papierfabrikation Samuel Schabel 7
Trennprozess für hydrophobe Partikel: Flotation Trenneffekt T 0 0 R 1 Verlust Quelle: Voith Paper 28./29.10.2010 Fachgebiet Papierfabrikation Samuel Schabel 8
Aufbau White Lined Chipboard (WLC) 4-Layer Top Layer Underlayer Top Middle Layer Back Layer Line A, (70% LBKP/ 30%NBKP) Line C, (100% ONP/OMG) Line B, SF (100% MWP/OCC) Line B, LF (100% MWP/OCC) 5-Layer Top Layer Underlayer Top Middle Layer Underlayer Top Back Layer Line A, (70% LBKP/ 30% NBKP) Line C, (100% ONP/OMG) Line B, (100% MWP/OCC) Line B, (100% MWP/OCC) Line C, (100% ONP/OMG) 28./29.10.2010 Fachgebiet Papierfabrikation Samuel Schabel 9
Stoffaubereitungssystem mit Doppelfraktionierung Loop Stoffaufbereitung LF PM Loop LF Zerfaserung Dickstoff-Rein. MC Sortierung Ø Fraktionierung 1 // KF MF DAF Spritzwasser 28./29.10.2010 Fachgebiet Papierfabrikation Samuel Schabel 10 FW Fraktionierung 2 // Schwerteil-Cl. LC SortierungII Eindickung Dispergierung Stapelturm LF Schwerteil-Cl. Eindickung Stapelturm MF Schwerteil-Cl. Eindickung Stapelturm KF Mahlung Konstanter Teil Papiermaschine Faserrückgew. Schlammbehandlung Rekectbehandlung
Fließschema einer Kartonfabrik 28./29.10.2010 Fachgebiet Papierfabrikation Samuel Schabel 11
Possible sources of undesired ingredients in recovered paper Components of natural raw materials Chemical additives for paper production Substances for paper processing (printing inks, adhesives, lacquers, plastic foil etc.) Erroneous disposal during recovered paper collection 28./29.10.2010 Fachgebiet Papierfabrikation Samuel Schabel 12
Research on undesired substances at PMV, TU Darmstadt (I) Path of heavy metals in recovered paper processing AiF-project, 1991 Undesired substances in papers made from primary and secondary fibres INFOR-project, 1992 Investigations on the possible formation of aromatic amines during reductive bleaching of recovered paper INGEDE-project, 1997 (in cooperation with ISEGA, D-Aschaffenburg) Minimisation of undesired substances with simultaneous quality improvement of recycled pulp by application of flotation technology in the production of packaging paper and board AiF-project, 1998 28./29.10.2010 Fachgebiet Papierfabrikation Samuel Schabel 13
Research on undesired substances at PMV, TU Darmstadt (II) Composition and quality of recovered paper depending on regional and seasonal collection AiF-project, 2000 Balancing of undesired organic substances AiF-project, 2001 Use of secondary raw materials for the production of food packaging material Minimisation of contaminants in paper BMBF-project, 2002 (in cooperation with Fraunhofer Institut Verfahrenstechnik und Verpackung IVV) Accumulation of undesired constituents in the recovered papernew paper-circuit INFOR-project, 2005 28./29.10.2010 Fachgebiet Papierfabrikation Samuel Schabel 14
Effect on different process-levels on the concentration of DIPN and PCP in the recovered paper Effect on Process-level DIPN-concentration PCP-concentration purification, sorting reduction by 2 % - 5 % reduction by 2 % - 5 % fractioning accumulation in short fibre-fraction by 25 % reduction in long fibrefraction by 25 % no effect dispersion no effect no effect refining no effect no effect Flotation-deinking Process water treatment with dissolved air flotation (DAF) reduction by 65 % DIPN-concentration in clear water: < 0,02 mg/l reduction by 25 % - 30 % PCP-concentration in clear water: < 0,005 mg/l 28./29.10.2010 Fachgebiet Papierfabrikation Samuel Schabel 15
Use of secondary raw materials for food packagings Results BMBF-project (IVV Freising + PMV), 2002 Investigations in the PMV laboratory by means of the IfP flotation cell Process Matter DIPN-concentration Effect on Phthalate concentration Grey board reduction by 41 % reduction by 60 % Flotation (single stage) Folding box board reduction by 58 % reduction by 63 % Newsprint paper reduction by 56 % reduction by 39 % SC paper reduction by 89 % reduction by 45 % Mixed sample No reduction reduction by 34 % 28./29.10.2010 Fachgebiet Papierfabrikation Samuel Schabel 16
Use of secondary raw materials for food packagings Results BMBF-project (IVV Freising + PMV), 2002 Investigations in the PMV laboratory by means of the IfP flotation cell and a Degussa-Labor-Washing cell Process Matter Effect on Phthalate concentration DIPNconcentration PCPconcentration Deinking in combination Flotation (single stage) and subsequent Washing Newsprint paper reduction by 93 % reduction by 71 % SC paper reduction by 80 % reduction by 80 % reduction by 41 % Corrugated board Folding box board reduction by 75 % reduction by 76 % reduction by 27 % reduction by 76 % reduction by 58 % Tissue reduction by 87 % reduction by 72 % reduction by 93 % 28./29.10.2010 Fachgebiet Papierfabrikation Samuel Schabel 17
Mögliche Lösungsansätze: SVOC-Gehalt nach Partikelgröße Mixed papers and boards Supermarket corrugated paper and board ONP OMG 1400 1200 SVOC Content / µg/g solid 1000 800 600 400 200 0 Unfractionated R30 R50 R100 R200 Fraction of the Haindl-McNett-Classifier Highest SVOC concentration in the unclassed suspension SVOC concentration in R200-fraction 2 to 3 times higher than in R30, R50 and R100 fraction, but clearly lower than in the unclassed suspension => the D200 fraction must have the highest SVOC concentration 28./29.10.2010 Fachgebiet Papierfabrikation Samuel Schabel 18
Zusammenfassung Papierrecycling ist ein wichtiges Element für einen nachhaltigen Umgang mit der Ressource. Mit den bekannten Technologien sind Entfrachtungsraten für flüchtige organische Substanzen bis etwa 80 % möglich. Darunter sind die am besten geeigneten Verfahren Flotation und Wäsche, jeweils verbunden mit entsprechendem Stoffaustrag und Ausbeuteverlusten von bis über 40 %. Prozesse für die Herstellung von Verpackungspapier bzw. Karton verfügen üblicherweise nicht über solche Trennprozesse. Für die Entwicklung von besseren Entfrachtungsprozessen und geeigneten Verwertungswegen sind F&E-Aktivitäten erforderlich. Wünschenswert (notwendig) ist die Vermeidung des Eintrags von Stoffen, die das Papierrecycling stören bzw. behindern. 28./29.10.2010 Fachgebiet Papierfabrikation Samuel Schabel 19
Danke! Samuel Schabel Technische Universität Darmstadt Fachgebiet Papierfabrikation und Mechanische Verfahrenstechnik Alexanderstr. 8 D-64283 Darmstadt, Germany +49 6151 16-2154 schabel@papier.tu-darmstadt.de 28./29.10.2010 Fachgebiet Papierfabrikation Samuel Schabel 20